Введение

Туалет, используемый в невесомости. Космический туалет или туалет с нулевой гравитацией - это туалет, который может использоваться в невесомости. При отсутствии веса сбор и удержание жидких и твердых отходов направляется с помощью воздушного потока. Поскольку воздух, используемый для переброски отходов, возвращается в каюту, его заранее фильтруют, чтобы контролировать запах и очищать бактерии. В старых системах сточные воды выводятся в космос, а твердые частицы сжимаются и хранятся для удаления при посадке. Более современные системы подвергают твердые отходы вакуумному давлению для уничтожения бактерий, что предотвращает проблемы с запахом и убивает патогены.

Предыстория

Астронавтов часто спрашивают, как они ходят в туалет в космосе. В космосе, невесомость заставляет жидкости равномерно распределяться вокруг человеческого тела. Почки обнаруживают движение жидкости и физиологическая реакция заставляет людей нуждаться в облегчении в течение двух часов после отъезда с Земли. Таким образом, космический туалет был первым устройством, которое активировалось во время полетов шаттлов после того, как астронавты развязали ремни.

Механизм

В отсутствие гравитации космические туалеты используют воздушный поток, чтобы вытянуть мочу и фекалии из тела в соответствующие емкости. Новой особенностью космического туалета является автоматическое запуск потока воздуха при поднятии крышки туалета, что также помогает контролировать запах. По популярным (астронавтам) требованиям, он также включает в себя более эргономичный дизайн, требующий меньше времени на очистку и обслуживание, с коррозионно-стойкими, прочными частями, чтобы уменьшить вероятность обслуживания вне установленного графика. Меньше времени, потраченного на сантехнику, означает больше времени для экипажа, которое он может потратить на науку и другие приоритетные задачи, связанные с разведкой. Экипаж использует специально сделанную воронку и шланг для мочи (сассочный стакан) и сиденье для дефекации. Воронка и сиденье могут использоваться одновременно, что отражает отзывы женщин-астронавтов. Космический унитаз может выглядеть неудобно маленьким и острым, но в условиях микрогравитации он идеален. Это обеспечивает идеальный контакт тела, чтобы убедиться, что все идет так, как должно. В космическом туалете четыре основные части: вакуумная трубка для жидких отходов, вакуумная камера, ящики для хранения отходов и мешки для сбора твердых отходов. Вакуумная трубка для жидких отходов представляет собой длинный резиновый или пластиковый шланг, который прикреплен к вакуумной камере и соединен с вентилятором, обеспечивающим всасывание. В конце трубки находится съемный контейнер для мочи, который предлагается в разных версиях для мужчин и женщин-астронавтов. Мужской мочевой сосуд представляет собой пластиковую воронку шириной и глубиной около. Мужской астронавт мочится прямо в воронку с расстояния. Женская воронка овальная и широкая по краю. Рядом с краем воронки есть небольшие отверстия или щели, которые позволяют воздуху двигаться, чтобы предотвратить чрезмерное всасывание. Вакуумная камера представляет собой цилиндр глубиной около 1 фута и шириной около 0 м с зажимами на обочине, к которым могут быть прикреплены мешки для сбора отходов и вентилятор, обеспечивающий всасывание. Моча закачивается и хранится в ящиках для хранения отходов. Твердые отходы хранятся в отнимаемом мешке, изготовленном из специальной ткани, которая позволяет выпускать газ (но не жидкость или твердое вещество), что позволяет вентилятору сзади вакуумной камеры втягивать отходы в мешок. Когда космонавт закончит, он или она затем скручивает мешок и помещает его в ящик для хранения отходов. Образцы мочи и твердых отходов замораживаются и доставляются на Землю для тестирования.

Система сбора отходов космических челноков

Туалет, используемый на космическом шаттле, называется Система сбора отходов (ССО). Помимо воздушного потока, он также использует вращающиеся вентиляторы для распределения твердых отходов для хранения в полете. Твердые отходы распределяются в цилиндрическом контейнере, который затем подвергается вакууму для сушки отходов. Жидкие отходы удалялись, выбрасывая их в космос. WCS требовал многочасовой подготовки. Для мочеиспускания использовался шланг. Для дефекации, с диаметром отверстия в сиденье, намного меньшим, чем в обычном туалете, дно пользователя должно быть точно в центре сиденья. НАСА построило симулятор с видеокамерой в отверстии; те, кто тренировался, использовали крестообразный прицел, чтобы узнать, как расположить свои тела, в то время как другие астронавты наблюдали и шутили. У WCS было несколько сбоев в полете. На восьмидневном испытательном полете STS 3 туалет сломался, и его экипаж из двух человек (Джек Лусма и Гордон Фуллертон) прибег к устройствам сдерживания фекалий (FCD) для удаления и утилизации отходов. Аномалия системы утилизации жидкости на "Дискавери" во время его первого полета привела к накоплению замерзших экскрементов за пределами орбитального аппарата, которые затем были удалены с помощью "Канадарма". Они используют вентиляторную систему всасывания, аналогичную космическому шаттлу WCS. Жидкие отходы собирают в контейнерах. Твердые отходы собираются в отдельные микроперфорированные мешки, которые хранятся в алюминиевой емкости. Полные контейнеры передаются в Progress для утилизации. Дополнительный отдел по очистке отходов и гигиене является частью модуля Tranquility, запущенного в 2010 году. В 2007 году НАСА купило российский туалет, похожий на тот, который уже находится на МКС, вместо того, чтобы разрабатывать его внутри. 21 мая 2008 года на 7-летнем туалете в Звезде вышел из строя насос газо-жидкого сепаратора, хотя часть твердых отходов все еще функционировала. Экипаж пытался заменить различные детали, но не смог восстановить неисправную часть. Пока они использовали ручной режим для сбора мочи. У экипажа были другие варианты: использовать туалет на транспортном модуле "Союз" (который может использоваться только несколько дней) или использовать мешки для сбора мочи по мере необходимости. Замена насоса была отправлена из России в дипломатическом мешке, так что космический челнок Discovery мог доставить его на станцию в рамках миссии STS 124 2 июня.

Другие конструкции

В туалете советской/русской космической станции "Мир" также использовалась система, аналогичная WCS. В то время как космический корабль "Союз" имел бортовые туалеты с момента его появления в 1967 году (из-за дополнительного пространства в орбитальном модуле), все космические корабли "Джемини" и "Аполлон" требовали от астронавтов мочиться в так называемой "рельефной трубке", в которой содержимое высыпалось в космос, а фекальные вещества собирались в специально разработанных мешках. В этих помещениях было так неудобно, что астронавты ели менее половины еды, которая была на борту, чтобы не использовать их. Космическая станция Skylab, используемая НАСА в период с мая 1973 года по март 1974 года, имела бортовое WCS-устройство, которое служило прототипом для WCS шаттла, но также имело бортовое душевое оборудование. Туалет Skylab, который был спроектирован и построен корпорацией Fairchild Republic на Лонг-Айленде, был в первую очередь медицинской системой для сбора и возвращения на Землю образцов мочи, фекалий и рвоты, чтобы можно было изучить баланс кальция у астронавтов. Даже при наличии удобств, астронавты и космонавты для обеих пусковых систем используют перед запуском очищение кишечника и диеты с низким содержанием остатков, чтобы свести к минимуму необходимость дефекации. Туалет "Союз" использовался на возвращении с Мира. НАСА разрабатывает космический туалет нового поколения стоимостью 23 миллиона долларов под названием "Универсальная система управления отходами" (UWMS) для "Ориона" и Международной космической станции. UWMS - это первый космический туалет, разработанный специально для женщин и мужчин, облегчающий использование космических туалетов для женщин и использование для стула и мочи одновременно. Он полностью автоматизирован, более тихий, легкий, надежный, гигиеничный и компактный, чем предыдущие системы. Среди инноваций UWMS используется технология 3D-печати, которая включает в себя металлы, включая инконелл, элгилой и титан, которые могут выдерживать кислоты, используемые для обработки мочи в туалете.